基于金屬-有機(jī)骨架材料的分散固相萃取法測(cè)定果汁飲料中的5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑含量

張珍珍， 劉曉梅， 車旦旦， 滿 意， 梁 愛， 秦彬彬， 楊 珊， 劉二東， 孫志偉*

(曲阜師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，山東曲阜 273165)

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(Plant Growth Regulators，PGRs)又稱外源植物激素，它是一種人工合成的與內(nèi)源激素有相似生理作用的化合物。PGRs具有促進(jìn)生根、防止落花落果、增加產(chǎn)量等作用，在農(nóng)業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。但這些人工合成激素在農(nóng)作物中的殘留通過食物鏈進(jìn)入人體后會(huì)造成一定危害，因此，有必要建立快速準(zhǔn)確測(cè)定PGRs殘留的方法[1]。目前，PGRs的檢測(cè)方法主要有氣相色譜法(GC)[2]、高效液相色譜法(HPLC)[3 - 4]以及液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[5 - 8]。由于樣品中PGRs殘留含量低且基質(zhì)復(fù)雜，常需要分離富集或凈化處理。張旭等[3]采用固相萃取結(jié)合HPLC法建立了橙汁中4種PGRs和殺菌劑殘留的檢測(cè)方法。分析工作者常采用分散固相萃取吸附劑對(duì)樣品進(jìn)行凈化，以提高方法的選擇性和準(zhǔn)確度[4 - 8]。

金屬-有機(jī)骨架(MOF)材料是近年來發(fā)展的一類有機(jī)-無機(jī)雜化材料，具有比表面積大、孔隙度高、結(jié)構(gòu)多樣性及孔道表面可修飾等特點(diǎn)，作為固相萃取吸附劑表現(xiàn)出優(yōu)異的性能[9 - 10]。李攻科課題組采用MOF-5作為分散固相萃取吸附劑，用于赤霉素類植物激素的分離富集[11]。本實(shí)驗(yàn)室采用UiO-67 成功實(shí)現(xiàn)了7種PGRs的分離富集[12]。MOF材料可通過π-π和金屬-羧基的作用高效吸附PGRs目標(biāo)物，本工作以溶劑穩(wěn)定性好的MIL-101作為分散固相萃取吸附劑，對(duì)3-吲哚乙酸(IAA)、3-吲哚丙酸(IPA)、3-吲哚丁酸(IBA)、1-萘乙酸(1-NAA)和1-萘氧基乙酸(1-NOA)進(jìn)行萃取，采用針頭式過濾器進(jìn)行相分離，結(jié)合高效液相色譜-熒光檢測(cè)法(HPLC-FLD)對(duì)果汁中5種PGRs的殘留進(jìn)行分析檢測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent1100型高效液相色譜儀(美國，安捷倫科技有限公司)；JSM-6700F型冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本，JEOL)；MiniFlex 600型X-射線衍射儀(日本，Rigaku)；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱(北京永光明醫(yī)療儀器有限公司)；KQ220OE型超聲波清洗器(舒美昆山市超聲儀器有限公司)；真空干燥箱(上海精密儀器儀表有限公司)。

3-吲哚乙酸(IAA)、3-吲哚丙酸(IPA)、3-吲哚丁酸(IBA)、1-萘乙酸(1-NAA)和1-萘氧基乙酸(1-NOA)對(duì)照品，均購自北京百靈威科技有限公司；色譜純乙腈購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；Cr(NO3)3·9H2O和對(duì)苯二甲酸均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醇、丙酮和四氫呋喃均為分析純?cè)噭?。?shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 MIL-101的合成

采用文獻(xiàn)報(bào)道的方法[13 - 14]制備MIL-101。取4 g Cr(NO3)3·9H2O，1.64 g對(duì)苯二甲酸，125 μL HF(40%)，70 mL H2O，置于100 mL燒杯中，超聲混合30 min。將混合液倒入100 mL反應(yīng)釜并密封，再于220 ℃下反應(yīng)8 h。冷卻至室溫后，將反應(yīng)物經(jīng)250目不銹鋼過濾網(wǎng)過濾，離心后倒掉上清液，用去離子水洗滌沉淀物3次，于70 ℃下真空干燥24 h，得到綠色粉末狀產(chǎn)品。

1.3 果汁樣品的處理

將市售果汁飲料離心15 min(3 000 r/min)以除去其中的固體物，然后添加16%PbAc2溶液，離心5 min(15 000 r/min)除去果汁中的植物蛋白，上清液經(jīng)過0.22 μm濾膜過濾，保存于4 ℃冰箱中，備用。

1.4 萃取過程

圖1 基于MIL-101的分散固相萃取示意圖Fig.1 Schematic diagram of MIL-101 based dispersive solid-phase extraction

在15 mL的離心管中，加入10 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液或樣品溶液，以及一定量MIL-101，分散均勻，超聲6 min。吸入注射器中，用尼龍有機(jī)系針頭式過濾器(0.22 μm，Ф25mm)將溶液濾出，MIL-101留在濾頭上，用0.8 mL解吸溶劑清洗濾頭，在55 ℃下用N2氣將洗脫液吹干，再加入500 μL甲醇復(fù)溶進(jìn)樣。萃取過程見圖1。

1.5 HPLC-FLD條件

色譜柱：Eclipse XDB-C8柱(150×4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相A：5%乙腈，流動(dòng)相B：乙腈。梯度洗脫程序：0→5 min，40%→50%B，保持5 min。流速：1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)：λex/λem=280/340 nm；柱溫：30 ℃；進(jìn)樣量：10 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 MIL-101表征

通過掃描電鏡(SEM)觀察MIL-101的形貌，結(jié)果見圖2。由圖2(A)可見，粒子分散性較好，其半徑約為250～300 nm。X-射線粉末衍射(XRD)分析結(jié)果見圖2(B),結(jié)果顯示本實(shí)驗(yàn)所制備的MIL-101具有較高的結(jié)晶度，特征衍射峰與文獻(xiàn)報(bào)道[13 - 14]一致。

圖2 MIL-101的掃描電鏡圖(A)和X-射線粉末衍射圖(B)Fig.2 Scanning electron microscopy(A) and X-ray powder diffraction diagram(B) of MIL-101

2.2 萃取條件優(yōu)化

2.2.1基質(zhì)pH的影響5種PGRs為羧酸類化合物，溶液pH會(huì)影響分析物的存在狀態(tài)，并進(jìn)一步影響萃取效果。配制pH分別為3～9的緩沖溶液，考察pH值對(duì)萃取效果的影響。由圖3(A)可知，在pH=6的條件下，可獲得最佳萃取效率。本研究選擇基質(zhì)pH值為6。

2.2.2吸附劑用量的影響考察了吸附劑用量為3、5、10、15、20、25和30 mg時(shí)的萃取效果，如圖3(B)。由圖可見，隨著MIL-101用量的增加，萃取效率開始增幅明顯，5 mg以后開始趨于穩(wěn)定。綜合考慮吸附能力和濾頭空間限制，本實(shí)驗(yàn)中MIL-101用量選取10 mg。

2.2.3萃取時(shí)間的影響考察了萃取時(shí)間分別為2、4、6、8、10、12和14 min時(shí)的萃取效果，如圖3(C)。結(jié)果表明，隨著萃取時(shí)間的增加，萃取效率顯著增大，在6 min時(shí)可達(dá)到平衡。本研究選取6 min作為萃取時(shí)間。

2.2.4解吸溶劑種類與用量的影響考察了甲醇、丙酮、乙腈和四氫呋喃的解吸效果，由圖3(D)可以看出甲醇表現(xiàn)出最高的解吸效率。考察了甲醇體積為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0和1.2 mL時(shí)的解吸效果，如圖3(E)。當(dāng)萃取體積增加至0.8 mL后，萃取效率趨于穩(wěn)定。本研究中選取0.8 mL甲醇作為解吸溶劑。

圖3 分散固相萃取條件優(yōu)化Fig.3 Optimization of extraction conditions(A)matrix pH;(B)amount of MIL-101;(C)extraction time;(D)desorption solvent;(E)desorption volume.

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線、回收率和檢出限

采用空白基質(zhì)配制1、2、5、10、20、50、100 μg/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最優(yōu)條件下富集和測(cè)定，以目標(biāo)物濃度(x)為橫坐標(biāo)、色譜峰面積(y)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表明在1～100 μg/L范圍內(nèi)，各標(biāo)準(zhǔn)品濃度與峰面積值均有良好的線性關(guān)系，見表1。分別在10、50、100 μg/L 3個(gè)添加水平下進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個(gè)水平重復(fù)5次，回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSDs)見表2。結(jié)果表明，在3個(gè)加標(biāo)水平下，5種PGRs回收率為88.4%～103.8%，RSDs為2.7%～5.1%，檢出限(信噪比S/N)≥3為0.07～0.25 μg/L，定量限(信噪比S/N≥10)為0.25～0.80 μg/L。

表1 5種PGRs的標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)、檢出限(LODs)Table 1 Calibration curves,correlation coefficients(r),limits of detection(LOD) and limits of quantitation(LQD) of 5 PGRs

ay:peak area;x:concentration(μg/L).

表2 5種PRGs的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)Table 2 Recoveries and relative standard deviations of 5 PGRs(n=5)

圖4 果汁樣品加標(biāo)1 μg/L色譜圖Fig.4 The chromatograms of spiked 1 μg/L samples(A) directly injected to HPLC;(B) analyzed after MIL-101 based SPE.

2.4 樣品分析

在最優(yōu)條件下，按1.4和1.5節(jié)所述方法對(duì)市售果汁樣品進(jìn)行提取并測(cè)定，均未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)分析物。加標(biāo)樣品色譜分離圖如圖4所示，5種PGRs得到充分分離，基線平穩(wěn)且譜圖干凈，表明該方法具有較好的選擇性。

3 結(jié)論

本文采用基于金屬-有機(jī)骨架材料MIL-101的分散固相萃取法，并結(jié)合高效液相色譜-熒光檢測(cè)技術(shù)，建立了一種同時(shí)檢測(cè)果汁飲料中5種PGRs的分析方法。該方法選擇性好，檢測(cè)限低、回收率高、重復(fù)性好，可滿足果汁等飲料樣品中目標(biāo)物的分析。

參考文獻(xiàn)：

[1] CAI Y P,SUN Z W,WANG X Y,et al.Chinese Journal of Analytical Chemistry(蔡軼平,孫志偉,王小艷，等.分析化學(xué)),2015,43(3):419.

[2] WU P G,TAN Y,ZHANG J,et al.Chinese Journal of Analytical Chemistry(吳平谷,譚瑩,張晶，等.分析化學(xué)),2014,42(6):866.

[3] ZHANG X,WANG G Q,YU X F,et al.Physical Testing and Chemical Analysis Part B:Chemical Analysis(張旭,王國琴,余曉峰，等.理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)),2013,49(5):559.

[4] ZHONG L L,LEI S R,GUO L A,et al.Chinese Journal of Analysis Laboratory(仲伶俐,雷紹榮,郭靈安，等.分析試驗(yàn)室),2016,35(1):51.

[5] XING L J,WANG Y,XIANG X L,et al.Anhui Agricultural Science Bulletin(邢麗杰,王遠(yuǎn),向曉黎，等.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)),2015,21(10):33.

[6] MOU Y L,GUO D H,DING Z P.Chinese Journal of Chromatography(牟艷莉,郭德華,丁卓平.色譜),2013,31(10):1016.

[7] SHI J L,KONG G H,PANG T,et al.Journal of Analytical Science(師君麗,孔光輝,逄濤，等.分析科學(xué)學(xué)報(bào)),2016,32(4):510.

[8] GONG M X,WANG R S,HE L F,et al.Journal of Analytical Science(龔明霞,王日升,何龍飛，等.分析科學(xué)學(xué)報(bào)),2016,32(6):789.

[9] FU Y Y,YAN X P.Pogress in Chemistry(付艷艷,嚴(yán)秀平.化學(xué)進(jìn)展),2013,25(2):221.

[10] Rocío-Bautista P,Pacheco-Fernández I,Pasán J,Pino V.Analytica Chimica Acta,2016,939:26.

[11] Hu Y,Huang Z,Liao J,Li G.Analytical Chemistry,2013,85(14):6885.

[12] Liu L,Xia L,Wu C,Qu F,Li G,Sun Z,You J.Talanta,2016,154:23.

[13] Huo S H,Yan X P.Analyst,2012,137:3445.

[14] Huang Z,Lee H K.Journal of Chromatography A,2015,1401:9.